JPH10251519A - Silicon composition, pattern-forming method using the composition and production of electronic part - Google Patents

Silicon composition, pattern-forming method using the composition and production of electronic part

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JPH10251519A
JPH10251519A JP9063277A JP6327797A JPH10251519A JP H10251519 A JPH10251519 A JP H10251519A JP 9063277 A JP9063277 A JP 9063277A JP 6327797 A JP6327797 A JP 6327797A JP H10251519 A JPH10251519 A JP H10251519A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a silicon composition capable of forming a fine SiO2 pattern having high Tg and excellent heat resistance in high precision by alkali development and exhibiting excellent transparency in deep UV region by using a specific silicon compound. SOLUTION: This composition contains (A) a silicon compound having hydrogen silsesquioxane structure, (B) a compound decomposable with an acid to form an acid and (C) a compound generating an acid by the irradiation with light. The composition preferably contains a silicon compound having a hydrogen silsesquioxane structure expressed by the formula (R<1> is a group decomposable with an acid to form an acid; (m) and (n) are each a natural number) and the component C. The component A is e.g. a hydridosilane resin.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、珪素系酸化物膜パ
ターンを形成するための珪素組成物、これを用いたパタ
ーン形成方法、および電子部品の製造方法に関する。
The present invention relates to a silicon composition for forming a silicon-based oxide film pattern, a pattern forming method using the same, and a method for manufacturing an electronic component.

【0002】[0002]

【従来の技術】ハイドロジェンシルセスキオキサンは加
熱によりSiO2 となり、塗布膜で酸化膜が形成される
珪素系樹脂であり、得られるSiO2 膜は、例えば、半
導体装置における酸化膜や保護膜として使用される。場
合によっては、配線上に形成された絶縁膜をパターニン
グしてコンタクトホールを形成することが求められ、例
えば、有機レジストを用いて次のような工程でSiO2
膜のパターニングが行なわれる。すなわち、形成された
SiO2 膜上にレジストを塗布してレジスト膜を形成
し、マスクを介してレジスト膜の所定の領域に光を照射
して露光を施す。次いで、アルカリ水溶液でレジスト膜
を現像することによりパターニングされたレジスト膜を
得る。このレジストパターンをマスクとして用いてSi
2 膜をエッチングすることによって、パターン化され
たSiO2 膜が得られる。このようにしてSiO2 膜を
パターニングした後には、レジストパターンを剥離する
工程が必要とされるので、レジストを用いてSiO2
パターンを形成する場合には工程の煩雑化が避けられな
い。
BACKGROUND ART Hydrogen silsesquioxane SiO 2 becomes by heating, a silicon-based resin oxide film is formed by coating film, SiO 2 film obtained, for example, oxide film or a protective film in a semiconductor device Used as In some cases, it is required to form a contact hole by patterning an insulating film formed on a wiring. For example, an organic resist is used to form SiO 2 in the following steps.
Patterning of the film is performed. That is, a resist is applied on the formed SiO 2 film to form a resist film, and a predetermined region of the resist film is irradiated with light through a mask to perform exposure. Next, the resist film is developed with an alkaline aqueous solution to obtain a patterned resist film. Using this resist pattern as a mask,
By etching the O 2 film, a patterned SiO 2 film is obtained. After the patterning of the SiO 2 film in this manner, a step of removing the resist pattern is required. Therefore, when the SiO 2 film pattern is formed using the resist, the process is inevitably complicated.

【0003】感光性の珪素組成物を用いれば、レジスト
塗布の工程等が不要となるので、工程を短縮することが
できる。このような珪素組成物としては、ハイドロジェ
ンシルセスキオキサンとペルオキシドに代表されるラジ
カル発生剤とを含む組成物がUSP688418号、特
開平5−204161号公報に開示されている。この組
成物を含む塗布膜の所定の領域に露光を施した後、有機
溶剤で現像することによりネガ型パターンを形成するこ
とができる。しかしながら、近年環境問題から有機溶剤
による現像は敬遠される傾向にあり、処理しやすいアル
カリ水溶液による現像が求められている。
[0003] The use of a photosensitive silicon composition eliminates the need for a resist coating step and the like, so that the steps can be shortened. As such a silicon composition, a composition containing hydrogen silsesquioxane and a radical generator represented by peroxide is disclosed in US Pat. No. 6,888,418 and JP-A-5-204161. A negative pattern can be formed by exposing a predetermined region of a coating film containing this composition to light and developing with an organic solvent. However, in recent years, development with an organic solvent tends to be avoided due to environmental problems, and development with an easily processable alkaline aqueous solution has been demanded.

【0004】一方、半導体のメモリ容量が増大するに伴
って半導体配線の微細化が進んでおり、より短波長なA
rFエキシマレーザ(波長193nm)露光用レジスト
が必要となっている。上述したようなSiO2 膜のパタ
ーニングに用いられるレジストに含有される有機ポリマ
は、一般に193nmに大きなUV吸収を有している。
このため、レジスト膜の下層まで光を通すことが困難と
なり、微細なレジストパターンを高い解像度で形成する
ことができず、結果として所望の寸法でパターニングさ
れたSiO2 膜が得られない。
On the other hand, as the memory capacity of the semiconductor increases, the miniaturization of the semiconductor wiring is progressing, and the shorter wavelength A
A resist for exposure with an rF excimer laser (wavelength 193 nm) is required. The organic polymer contained in the resist used for patterning the SiO 2 film as described above generally has a large UV absorption at 193 nm.
For this reason, it is difficult to transmit light to the lower layer of the resist film, and a fine resist pattern cannot be formed with high resolution. As a result, a SiO 2 film patterned with desired dimensions cannot be obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように、パターン
化されたSiO2 膜を得るに当たって、レジストを用い
た場合には工程が煩雑となるのみならず、ArFエキシ
マレーザを用いても精度よく露光できないためにSiO
2 膜を所望の寸法にパターニングすることが困難であ
る。
As described above, in obtaining a patterned SiO 2 film, when a resist is used, not only the process becomes complicated, but also the exposure can be performed with high accuracy even by using an ArF excimer laser. SiO
It is difficult to pattern the two films to desired dimensions.

【0006】また一方、感光性の珪素組成物を用いた場
合には、現像には有機溶剤が用いられるので好ましくな
い。
On the other hand, the use of a photosensitive silicon composition is not preferred because an organic solvent is used for development.

【0007】本発明はこれらの問題に鑑みて、Tg が高
く耐熱性を有する微細なSiO2 パターンを、アルカリ
現像によって精度よく形成可能であって、しかもdee
pUV領域での透明性に優れた珪素組成物、およびこの
組成物を用いたパターン形成方法を提供することを目的
とする。
[0007] In view of these problems, the present invention is capable of forming a fine SiO 2 pattern having a high T g and heat resistance with high precision by alkali development.
An object of the present invention is to provide a silicon composition having excellent transparency in a pUV region, and a pattern forming method using the composition.

【0008】また本発明は、得られたパターンを用いて
精度よく微細加工を行なう電子部品の製造方法を提供す
ることを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electronic component that performs fine processing with high accuracy using the obtained pattern.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ハイドロジェンシルセスキオキサン構造
を有する珪素化合物と、酸により分解し酸を生成し得る
化合物と、光の照射により酸を発生する化合物とを含有
することを特徴とする珪素組成物を提供する。また本発
明は、下記一般式(1)で表わされるハイドロジェンシ
ルセスキオキサン構造を有する珪素化合物と、光の照射
により酸を発生する化合物とを含有することを特徴とす
る珪素組成物を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a silicon compound having a hydrogensilsesquioxane structure, a compound capable of being decomposed by an acid to generate an acid, and a light irradiation method. A silicon composition characterized by containing a compound that generates an acid. Further, the present invention provides a silicon composition comprising a silicon compound having a hydrogen silsesquioxane structure represented by the following general formula (1) and a compound that generates an acid upon irradiation with light. I do.

【0010】[0010]

【化2】 Embedded image

【0011】(上記一般式(1)中、R1 は酸によって
分解し酸を生成し得る基を表わし、mおよびnは自然数
である。) さらに本発明は、前述の珪素組成物を含む膜を基板上に
成膜する工程と、前記珪素組成物膜の所定の領域に光を
照射して露光を施す工程と、前記露光後の珪素組成物膜
の露光部を、アルカリ水溶液で溶解除去して現像する工
程とを具備するパターン形成方法を提供する。
(In the general formula (1), R 1 represents a group capable of decomposing with an acid to form an acid, and m and n are natural numbers.) Further, the present invention provides a film containing the above-mentioned silicon composition. Forming a film on a substrate, irradiating a predetermined area of the silicon composition film with light, and exposing the exposed area of the silicon composition film after the exposure, dissolving and removing the exposed portion of the silicon composition film with an alkaline aqueous solution. And developing the pattern.

【0012】またさらに本発明は、基板上に炭素系化合
物を含む膜を成膜する工程と、前記炭素系化合物膜上に
前述の珪素組成物を含む膜を成膜する工程と、前記珪素
組成物膜の所定の領域に光を照射して露光を施す工程
と、前記露光後の珪素組成物膜の露光部をアルカリ水溶
液で溶解除去して現像し、パターン化された珪素組成物
膜を形成する工程と、前記パターン化された珪素組成物
膜をエッチングマスクとして、炭素系化合物膜にパター
ンを転写する工程とを具備するパターン形成方法を提供
する。
The present invention further provides a step of forming a film containing a carbon-based compound on a substrate, a step of forming a film containing the above-mentioned silicon composition on the carbon-based compound film, Irradiating a predetermined region of the material film with light to perform exposure, and dissolving and removing an exposed portion of the silicon composition film after the exposure with an alkaline aqueous solution to form a patterned silicon composition film And a step of transferring a pattern to a carbon-based compound film using the patterned silicon composition film as an etching mask.

【0013】また本発明は、前述の珪素組成物を含む膜
を基板上に形成する工程と、前記珪素組成物膜の所定の
領域に光を照射して露光を施す工程と、前記露光後の珪
素組成物膜の露光部をアルカリ水溶液で溶解除去して現
像し、パターン化された珪素組成物膜を形成する工程
と、珪素組成物膜パターンを加熱処理して珪素酸化物膜
パターンを得る工程と、得られた珪素酸化物膜パターン
をエッチングマスクとして用いて、基板にパターンを転
写する工程とを具備する電子部品の製造方法を提供す
る。
The present invention also provides a step of forming a film containing the above-mentioned silicon composition on a substrate, a step of irradiating a predetermined region of the silicon composition film with light and exposing the same, A step of forming a patterned silicon composition film by dissolving and removing the exposed portion of the silicon composition film with an aqueous alkali solution to form a silicon composition film pattern; and a step of subjecting the silicon composition film pattern to a heat treatment to obtain a silicon oxide film pattern And a step of transferring the pattern to a substrate using the obtained silicon oxide film pattern as an etching mask.

【0014】以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0015】本発明の珪素組成物において、ハイドロジ
ェンシルセスキオキサン構造を有する化合物としては、
下記一般式(2)で表わされる種々のヒドリドシラン樹
脂が挙げられる。
In the silicon composition of the present invention, the compound having a hydrogensilsesquioxane structure includes
Various hydridosilane resins represented by the following general formula (2) are exemplified.

【0016】[0016]

【化3】 Embedded image

【0017】上記一般式(2)中、R2 はメチル基、エ
チル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル
基などのアルキル基;トリフルオロプロピル基などのハ
ロゲン置換アルキル基;エチルオキシエチル基などのエ
ーテル基置換アルキル基;置換または非置換のフェニル
基、ナフチル基およびアントラニル基からなる群から選
択される。また、x,yおよびzは、x=0〜2,y=
0〜2,z=1〜3であり、かつx+y+z=3を満た
す整数である。
In the above formula (2), R 2 is an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group or a hexyl group; a halogen-substituted alkyl group such as a trifluoropropyl group; An alkyl group substituted with an ether group such as a group; selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted phenyl group, a naphthyl group and an anthranyl group. Also, x, y and z are x = 0 to 2, y =
0 to 2, z = 1 to 3 and an integer satisfying x + y + z = 3.

【0018】さらにこれらの樹脂に膜特性、光反応性、
アルカリ水溶液溶解性を改善するために、他のシロキサ
ン樹脂成分を含んでいてもよい。なお、含まれ得るシロ
キサン樹脂成分としては、例えば、以下に示すようなも
のが挙げられる。
Further, these resins have film properties, photoreactivity,
Other siloxane resin components may be included to improve the solubility of the aqueous alkali solution. Examples of the siloxane resin component that can be included include, for example, the following.

【0019】[0019]

【化4】 Embedded image

【0020】上述したようなハイドロジェンシルセスキ
オキサン構造を有する化合物は、例えば、USP3,6
14,272に記載されている手順にしたがって合成す
ることができる。具体的には、まずベンゼンスルホン酸
水和物を触媒としてトリクロロシランを加水分解して樹
脂成分を得、これを水または硫酸水溶液で洗浄すること
によって得られる。一般的には、HSiR3 3 (R3
加水分解基を表わす)で示されるシランを加水分解、縮
合することにより得られる。これらが完全に加水分解さ
れれば(HSiO3/2 n で表わされる樹脂となるが、
縮合が不十分で部分的にSi−O−R3 基が残存してい
てもよい。
Compounds having a hydrogensilsesquioxane structure as described above are described, for example, in US Pat.
14, 272. Specifically, it is obtained by first hydrolyzing trichlorosilane using benzenesulfonic acid hydrate as a catalyst to obtain a resin component, and washing the resin component with water or an aqueous solution of sulfuric acid. Generally, it is obtained by hydrolyzing and condensing silane represented by HSiR 3 3 (R 3 represents a hydrolyzable group). When these are completely hydrolyzed, a resin represented by (HSiO 3/2 ) n is obtained.
Condensation is insufficient and partially Si-O-R 3 group may remain.

【0021】なお、上述した方法以外にも、ハイドロジ
ェンシルセスキオキサン構造を有する化合物は、USP
5050159、USP4999397、またはEUP
0443760に記載されている方法を用いて合成して
もよい。
The compounds having a hydrogensilsesquioxane structure other than the above-mentioned methods are also USP
5050159, USP 4999397, or EUP
The compound may be synthesized using the method described in U.S. Pat.

【0022】かかる珪素化合物の分子量は200以上1
00,000以下であることが好ましく、200以上1
0,000以下であることがより好ましい。分子量が2
00未満では、形成された膜の耐久性が低下するおそれ
があり、一方、100,000を越えると、アルカリ水
溶液への溶解性が低下するおそれがある。
The molecular weight of the silicon compound is 200 or more and 1
It is preferably not more than 00,000, and not less than 200 and not more than 1
More preferably, it is not more than 000. Molecular weight 2
If it is less than 00, the durability of the formed film may decrease. On the other hand, if it exceeds 100,000, the solubility in an alkaline aqueous solution may decrease.

【0023】前述の珪素化合物の配合量は、組成物全体
に対して1重量部以上99重量部以下とすることが好ま
しい。1重量部未満では、珪素化合物を配合した効果を
十分に得ることが困難となり、一方、99重量部を越え
ると溶解性の選択比がとれないおそれがある。
The amount of the silicon compound is preferably 1 to 99 parts by weight based on the whole composition. If the amount is less than 1 part by weight, it is difficult to sufficiently obtain the effect of blending the silicon compound, while if it exceeds 99 parts by weight, there is a possibility that a selective ratio of solubility may not be obtained.

【0024】本発明において、酸により分解し酸を発生
する化合物(以下、溶解抑止剤と称する)としては、例
えば、下記一般式(3)で表わされる化合物が挙げられ
る。
In the present invention, examples of the compound which is decomposed by an acid to generate an acid (hereinafter, referred to as a dissolution inhibitor) include a compound represented by the following general formula (3).

【0025】[0025]

【化5】 Embedded image

【0026】上記一般式(3)中、R11は、置換または
非置換の脂肪族基、および置換または非置換の芳香族基
からなる群から選択され、Y11は、COO,OCO,S
O、OCOO,OCH2 COOまたはOであり、R
12は、置換または非置換の脂肪族基であって、ベータ炭
素に水素が置換した基を表わす。具体的にはR11として
は、以下に示すような基が挙げられる。
In the above general formula (3), R 11 is selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted aliphatic group and a substituted or unsubstituted aromatic group, and Y 11 is COO, OCO, S
O, OCOO, OCH 2 COO or O;
12 is a substituted or unsubstituted aliphatic group, wherein a beta carbon is substituted with hydrogen. Specific examples of R 11 include the following groups.

【0027】[0027]

【化6】 Embedded image

【0028】[0028]

【化7】 Embedded image

【0029】[0029]

【化8】 Embedded image

【0030】また、R12としては、以下に示すような基
が、酸の存在下で分解し分解後にアルカリ可溶性になる
ような基であることから好ましい。
Further, as R 12 , the following groups are preferable because they decompose in the presence of an acid and become alkali-soluble after decomposition.

【0031】[0031]

【化9】 Embedded image

【0032】なお、一般式(3)で表わされる化合物
は、酸の存在により以下に示すような反応を生じる。
The compound represented by the general formula (3) undergoes the following reaction due to the presence of an acid.

【0033】[0033]

【化10】 Embedded image

【0034】この反応で生じたR11−Y11Hがアルカリ
可溶性を呈する。R11−Y11Hで表わされる化合物とし
ては、例えば、ポリビニルフェノール樹脂、フェノール
ノボラック樹脂、クレゾール樹脂、キシレゾール樹脂、
フェノール、ナフトール、ヒドロキシアントラセン、ポ
リメタクリレート、ポリアクリレート、安息香酸、フェ
ノールフタレイン、およびシラノール含有シロキサンな
どが挙げられる。
R 11 -Y 11 H generated by this reaction exhibits alkali solubility. Examples of the compound represented by R 11 -Y 11 H include polyvinyl phenol resin, phenol novolak resin, cresol resin, xylesol resin,
Examples include phenol, naphthol, hydroxyanthracene, polymethacrylate, polyacrylate, benzoic acid, phenolphthalein, and silanol containing siloxane.

【0035】本発明において使用し得る溶解抑止剤とし
ては、例えば以下に示すような化合物が挙げられる。
Examples of the dissolution inhibitor which can be used in the present invention include the following compounds.

【0036】[0036]

【化11】 Embedded image

【0037】[0037]

【化12】 Embedded image

【0038】[0038]

【化13】 Embedded image

【0039】[0039]

【化14】 Embedded image

【0040】溶解抑止剤の配合量は、シルセスキオキサ
ン構造を有する珪素化合物に対して1重量部以上50重
量部以下、さらには、3重量部以上30重量部以下とす
ることが好ましい。1重量部未満の場合には、未露光部
の溶解度が増大するため解像性が低下する傾向があり、
一方、50重量部を超えるとレジスト残渣が生じ易くな
り、また、塗膜性能や膜強度の低下が引き起こされる傾
向になる。
The compounding amount of the dissolution inhibitor is preferably 1 to 50 parts by weight, more preferably 3 to 30 parts by weight, based on the silicon compound having a silsesquioxane structure. If the amount is less than 1 part by weight, the solubility of the unexposed part increases, so that the resolution tends to decrease,
On the other hand, when the amount exceeds 50 parts by weight, a resist residue is liable to be generated, and a decrease in coating film performance and film strength tends to be caused.

【0041】なお本発明の組成物においては、上述した
ような酸により分解し酸を発生し得る化合物を溶解抑止
剤として配合するのみならず、ハイドロジェンシルセス
キオキサン構造を有する珪素化合物のポリマー主鎖に溶
解抑止作用を有する置換基を導入して用いてもよい。か
かる珪素化合物としては、具体的には、下記一般式
(1)で表わされる化合物が挙げられる。
In the composition of the present invention, not only a compound capable of decomposing by an acid to generate an acid as described above is added as a dissolution inhibitor, but also a polymer of a silicon compound having a hydrogensilsesquioxane structure. A substituent having a dissolution inhibiting effect may be introduced into the main chain for use. Specific examples of the silicon compound include a compound represented by the following general formula (1).

【0042】[0042]

【化15】 Embedded image

【0043】ここで、R1 は酸の存在下に分解し、酸を
発生し得る基(以下、溶解抑止基と称する)であり、m
およびnは整数である。なお溶解抑止基は、下記一般式
(4)で表わされる。
Here, R 1 is a group capable of decomposing in the presence of an acid to generate an acid (hereinafter referred to as a dissolution inhibiting group).
And n are integers. The dissolution inhibiting group is represented by the following general formula (4).

【0044】[0044]

【化16】 Embedded image

【0045】ここで、R21は、置換または非置換の芳香
族基、および置換または非置換の脂肪族基からなる群か
ら選択され、Y21は、COO,OCO,SO3 ,OCO
O,OCH2 COOまたはOであり、R22は、置換また
は非置換の脂肪族基であって、ベータ炭素に水素が置換
した基を表わす。具体的には、R21としては前述の溶解
抑止剤におけるR11と同様の基が挙げられ、R22として
は前述のR12と同様の基が挙げられる。
Here, R 21 is selected from the group consisting of a substituted or unsubstituted aromatic group and a substituted or unsubstituted aliphatic group, and Y 21 is COO, OCO, SO 3 , OCO
O, OCH 2 COO or O, and R 22 is a substituted or unsubstituted aliphatic group, wherein a beta carbon is substituted with hydrogen. Specifically, R 21 is the same group as R 11 in the dissolution inhibitor described above, and R 22 is the same group as R 12 described above.

【0046】このような溶解抑止基においても、酸が存
在すると前述の溶解抑止剤の場合と同様の反応が生じ、
反応生成物である(−R21−Y21H)の部分がアルカリ
可溶性を呈する。
Even in such a dissolution inhibiting group, the presence of an acid causes the same reaction as in the case of the dissolution inhibiting agent described above,
Portion of the reaction product (-R 21 -Y 21 H) exhibits alkali solubility.

【0047】ここで、溶解抑止基が導入されたハイドロ
ジェンシルセスキオキサン構造を有する珪素化合物の例
を以下に示す。
Here, examples of silicon compounds having a hydrogen silsesquioxane structure into which a dissolution inhibiting group has been introduced are shown below.

【0048】[0048]

【化17】 Embedded image

【0049】式中、m,n,kは自然数である。In the equation, m, n, and k are natural numbers.

【0050】前述のハイドロジェンシルセスキオキサン
構造を有する珪素化合物の場合と同様に、これらの樹脂
に膜特性、光反応性、アルカリ水溶液溶解性を改善する
ために、他のシロキサン樹脂成分を含んでもよく、さら
にまた、Si−Hの水素原子が部分的にアルキル基や芳
香族で置換されていてもよい。
As in the case of the above-mentioned silicon compound having a hydrogensilsesquioxane structure, these resins contain other siloxane resin components in order to improve film properties, photoreactivity, and solubility in an aqueous alkaline solution. Alternatively, the hydrogen atom of Si—H may be partially substituted with an alkyl group or an aromatic group.

【0051】前記一般式(1)で表わされるハイドロジ
ェンシルセスキオキサン構造を有する化合物は、例え
ば、USP3615272に記載されている手順にした
がって合成することができる。具体的には、まずベンゼ
ンスルホン酸水和物を触媒としてトリクロロシラン、ア
ルキルトリクロロシランおよび芳香族置換トリクロロシ
ランを加水分解して樹脂成分を得、これを、水または硫
酸水溶液で洗浄することによって得られる。一般的に
は、HSiR3 3 、R4 SiR3 3 (R3 は加水分解性
基を表わし、R4 は置換または非置換の脂肪族基あるい
は芳香族基を表わす)で示されるシランを加水分解、縮
合することにより得られる。これらが完全に加水分解さ
れれば、(HSiO3/2 n で表わされる樹脂になり、
縮合が不十分で部分的にSi−O−R4 が残存していて
もよい。
The compound having a hydrogensilsesquioxane structure represented by the general formula (1) can be synthesized, for example, according to the procedure described in US Pat. No. 3,615,272. Specifically, first, a resin component is obtained by hydrolyzing trichlorosilane, alkyltrichlorosilane and aromatic-substituted trichlorosilane using benzenesulfonic acid hydrate as a catalyst, and the resin component is obtained by washing with water or an aqueous sulfuric acid solution. Can be In general, silane represented by HSiR 3 3 or R 4 SiR 3 3 (R 3 represents a hydrolyzable group, and R 4 represents a substituted or unsubstituted aliphatic group or aromatic group) , By condensation. If these are completely hydrolyzed, it becomes a resin represented by (HSiO 3/2 ) n ,
Condensation may be insufficient and Si-OR 4 may partially remain.

【0052】なお、上述した方法以外にも、一般式
(1)で表わされる繰り返し単位を有する化合物は、U
SP5010159、USP4999397、EUP0
443760に記載されている方法を用いて合成しても
よい。さらにまた、得られた化合物の末端がSiOHで
あってもよい。
In addition to the methods described above, compounds having a repeating unit represented by the general formula (1)
SP5010159, USP4999397, EUP0
443760 may be used. Furthermore, the terminal of the obtained compound may be SiOH.

【0053】ただし、上記一般式(1)で表わされるハ
イドロジェンシルセスキオキサン構造を有する珪素化合
物において、溶解抑止基R1 が導入された単位は、化合
物中1以上50以下程度であることが好ましく、一方の
1 が導入されていないアルカリ可溶性を呈する構造単
位は、少なくとも1以上であることが好ましい。アルカ
リ可溶性を有する構造単位が1未満の場合には、アルカ
リ水溶液への溶解が困難となる。また、溶解抑止基の割
合が1未満では、十分な溶解抑止効果を得られないおそ
れがある。
However, in the silicon compound having a hydrogensilsesquioxane structure represented by the general formula (1), the unit into which the dissolution inhibiting group R 1 is introduced is preferably from 1 to 50 in the compound. It is preferable that at least one structural unit exhibiting alkali solubility to which one R 1 has not been introduced is present. When the number of structural units having alkali solubility is less than 1, it is difficult to dissolve in an alkaline aqueous solution. If the proportion of the dissolution inhibiting group is less than 1, there is a possibility that a sufficient dissolution inhibiting effect may not be obtained.

【0054】なお本発明においては、上述したような溶
解抑止基が導入されたハイドロジェンシルセスキオキサ
ン構造を有する珪素化合物を用いる場合にも、前述の溶
解抑止剤をさらに配合してもよい。
In the present invention, even when a silicon compound having a hydrogen silsesquioxane structure into which a dissolution inhibiting group is introduced as described above is used, the dissolution inhibitor described above may be further added.

【0055】この場合、組成物中における溶解抑止基の
総量が、シルセスキオキサンに対して、1以上50以下
程度となるように、溶解抑止剤の配合量を選択すること
が好ましい。
In this case, it is preferable to select the compounding amount of the dissolution inhibitor so that the total amount of the dissolution inhibiting groups in the composition is from 1 to 50 based on silsesquioxane.

【0056】以上、本発明の組成物に配合され得る2種
類の珪素化合物について説明したが、いずれもハイドロ
ジェンシルセスキオキサン構造を有するものであるの
で、他の珪素化合物を配合した組成物の問題点を全て解
決し、優れた特性を有する珪素組成物を得ることができ
た。
The two types of silicon compounds which can be incorporated in the composition of the present invention have been described above. Since both have a hydrogensilsesquioxane structure, the composition of the composition in which another silicon compound is incorporated is described. All the problems were solved, and a silicon composition having excellent characteristics was obtained.

【0057】本発明者らは、ハイドロジェンシルセスキ
オキサン構造を有する珪素化合物と、酸により分解し酸
を発生する化合物との混合物について、次のような現象
を見出だした。すなわち、かかる混合物を含む膜は、本
来アルカリ水溶液に不溶であるが、ハイドロジェンシル
セスキオキサン構造を有する珪素化合物と酸とを含む有
機物は、アルカリ可溶性である。したがって、光の照射
により酸を発生する化合物をさらに配合することによっ
て、露光部が選択的にアルカリ可溶性を呈してポジ型の
パターンを形成可能な珪素組成物を得ることができた。
The present inventors have found the following phenomenon with respect to a mixture of a silicon compound having a hydrogensilsesquioxane structure and a compound which is decomposed by an acid to generate an acid. That is, a film containing such a mixture is originally insoluble in an aqueous alkali solution, but an organic substance containing a silicon compound having a hydrogensilsesquioxane structure and an acid is alkali-soluble. Therefore, by further compounding a compound that generates an acid upon irradiation with light, it was possible to obtain a silicon composition capable of forming a positive pattern by selectively exposing exposed portions to alkali solubility.

【0058】なお一般に、シロキサン結合を有するシリ
コーン樹脂は、アルキル置換基が導入されるとTgが低
下するのでパターンの保持ができなくなる。Tgを高く
する目的でベンゼン環等の芳香族置換基を導入すること
が試みられているが、芳香族置換基はdeepUV領域
での透明性に乏しく、高いTgとdeepUV領域での
透明性とを満足させることができなかった。
In general, a silicone resin having a siloxane bond cannot maintain a pattern because the Tg decreases when an alkyl substituent is introduced. It has been attempted to introduce an aromatic substituent such as a benzene ring for the purpose of increasing Tg. However, the aromatic substituent has poor transparency in the deep UV region, and has a high Tg and transparency in the deep UV region. I could not be satisfied.

【0059】ハイドロジェンシルセスキオキサン構造を
有する珪素化合物は、上述したような特性に加えてTg
が高く、deepUV領域での透明性も良好であるとい
う最適な特性を有している。このため、この珪素化合物
を配合した組成物を用いることにより耐熱性に優れ、良
好な形状のパターン形成することができる。なお、de
epUV領域に対する透明性を考慮すれば、芳香族置換
基を導入するよりも脂肪族カルボン酸誘導体を導入する
方が好ましい。さらに脂肪族カルボン酸誘導体が導入さ
れたハイドロジェンシルセスキオキサン構造は、焼成し
てSiO2 膜とする際にも、より低温で有機成分が飛散
するので都合がよい。
The silicon compound having a hydrogensilsesquioxane structure has a Tg in addition to the above-mentioned properties.
And the transparency is good in the deep UV region. Therefore, by using a composition containing this silicon compound, a pattern having excellent heat resistance and good shape can be formed. Note that de
In consideration of the transparency to the epUV region, it is more preferable to introduce an aliphatic carboxylic acid derivative than to introduce an aromatic substituent. Further aliphatic carboxylic acid derivative is introduced hydrogen silsesquioxane structure, even when a SiO 2 film by firing, it is convenient because scattering organic components at a lower temperature.

【0060】本発明において、化学放射線の照射により
酸を発生する化合物(以下、酸発生剤と称する)として
は、例えばオニウム塩、ハロゲン含有化合物、キノンジ
アジド、スルホン化合物、スルホン酸化合物およびニト
リベンジル化合物等が挙げられる。オニウム塩として
は、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、およびジアゾニ
ウム塩を挙げることができる。スルホニウム塩は一般式
(AG)で表わされる化合物である。
In the present invention, the compound capable of generating an acid upon irradiation with actinic radiation (hereinafter referred to as an acid generator) includes, for example, onium salts, halogen-containing compounds, quinonediazides, sulfone compounds, sulfonic acid compounds and nitribenzyl compounds. Is mentioned. Onium salts include sulfonium salts, iodonium salts, and diazonium salts. The sulfonium salt is a compound represented by the general formula (AG).

【0061】[0061]

【化18】 Embedded image

【0062】(ここで、R21,R22およびR23は、互い
に同一でも異なっていてもよく、それぞれハロゲン原
子、エーテル結合、チオエーテル結合、シアノ基、アミ
ノ基またはエステル結合を有する置換もしくは非置換の
芳香族基または脂肪族基を表わす。Xは、BF4 ,As
6 ,PF6 ,SbF6 ,CF3 SO3 ,置換または非
置換芳香族が置換したSO3 などを表わす。) より具体的には、以下に示すような化合物が挙げられ
る。
(Here, R 21 , R 22 and R 23 may be the same or different from each other, and each represents a substituted or unsubstituted group having a halogen atom, an ether bond, a thioether bond, a cyano group, an amino group or an ester bond. And X represents BF 4 , As
F 6, PF 6, SbF 6 , CF 3 SO 3, substituted or unsubstituted aromatic represents such SO 3 substituted. More specifically, the following compounds are exemplified.

【0063】[0063]

【化19】 Embedded image

【0064】[0064]

【化20】 Embedded image

【0065】[0065]

【化21】 Embedded image

【0066】[0066]

【化22】 Embedded image

【0067】[0067]

【化23】 Embedded image

【0068】[0068]

【化24】 Embedded image

【0069】ヨードニウム塩は、一般式(DG)で表わ
される。
The iodonium salt is represented by the general formula (DG).

【0070】[0070]

【化25】 Embedded image

【0071】(ここで、R24およびR25は、互いに同一
でも異なっていてもよく、それぞれハロゲン原子、エー
テル結合、チオエーテル結合、シアノ基、アミノ基また
はエステル結合を有する置換もしくは非置換の芳香族基
または脂肪族基を表わす。Xは、BF4 ,AsF6 ,P
6 ,SbF6 ,CF3 SO3 ,置換または非置換芳香
族が置換したSO3 などを表わす。) 具体的には、以下に示すような化合物が挙げられる。
(Here, R 24 and R 25 may be the same or different from each other, and each represents a substituted or unsubstituted aromatic group having a halogen atom, an ether bond, a thioether bond, a cyano group, an amino group, or an ester bond. X represents BF 4 , AsF 6 , P
F 6, SbF 6, CF 3 SO 3, substituted or unsubstituted aromatic represents such SO 3 substituted. Specific examples include the following compounds.

【0072】[0072]

【化26】 Embedded image

【0073】[0073]

【化27】 Embedded image

【0074】ジアゾニウム塩は一般式(EG)で表わさ
れる。
The diazonium salt is represented by the general formula (EG).

【0075】[0075]

【化28】 Embedded image

【0076】(ここで、R26は、ハロゲン原子、エーテ
ル結合、チオエーテル結合、シアノ基、アミノ基または
エステル結合を有する置換もしくは非置換の芳香族基ま
たは脂肪族基を表わす。Xは、BF4 ,AsF6 ,PF
6 ,SbF6 ,CF3 SO3 ,置換または非置換芳香族
が置換したSO3 などを表わす。) 具体的には、以下に示すような化合物が挙げられる。
(Where R 26 represents a substituted or unsubstituted aromatic or aliphatic group having a halogen atom, an ether bond, a thioether bond, a cyano group, an amino group or an ester bond. X is BF 4 , AsF 6 , PF
6, SbF 6, CF 3 SO 3, substituted or unsubstituted aromatic represents such SO 3 substituted. Specific examples include the following compounds.

【0077】[0077]

【化29】 Embedded image

【0078】ハロゲン含有化合物としては、ハロアルキ
ル基含有炭化水素系化合物、およびハロアルキル基含有
ヘテロ環状化合物を挙げることができる。具体例を以下
に示す。
Examples of the halogen-containing compound include a haloalkyl group-containing hydrocarbon compound and a haloalkyl group-containing heterocyclic compound. Specific examples are shown below.

【0079】[0079]

【化30】 Embedded image

【0080】[0080]

【化31】 Embedded image

【0081】[0081]

【化32】 Embedded image

【0082】キノンジアジド化合物としては、具体的に
は、ジアゾナフトキノン、ジアゾベンゾキノンおよびケ
トンタイプが挙げられる。以下に具体例を示す。
Specific examples of the quinonediazide compound include diazonaphthoquinone, diazobenzoquinone and ketone types. Specific examples are shown below.

【0083】[0083]

【化33】 Embedded image

【0084】式中、NAは、ナフトキノンジアジドを表
わす。
In the formula, NA represents naphthoquinonediazide.

【0085】スルホン化合物としては、ベータケトスル
ホン、ベータスルホニルスルホンなどが挙げられ、以下
に具体例を示す。
Examples of the sulfone compound include beta keto sulfone and beta sulfonyl sulfone, and specific examples are shown below.

【0086】[0086]

【化34】 Embedded image

【0087】[0087]

【化35】 Embedded image

【0088】ニトロベンジル化合物、スルホン酸化合物
としては、オルソニトロベンジルスルホン酸、アルキル
スルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステル、お
よびイミノスルホネートなどを挙げることができる。具
体例を以下に示す。
Examples of the nitrobenzyl compound and sulfonic acid compound include orthonitrobenzylsulfonic acid, alkylsulfonic acid ester, arylsulfonic acid ester, and iminosulfonate. Specific examples are shown below.

【0089】[0089]

【化36】 Embedded image

【0090】[0090]

【化37】 Embedded image

【0091】[0091]

【化38】 Embedded image

【0092】[0092]

【化39】 Embedded image

【0093】[0093]

【化40】 Embedded image

【0094】[0094]

【化41】 Embedded image

【0095】このような酸発生剤の配合量は、ハイドロ
ジェンシルセスキオキサン構造を有する珪素化合物に対
し0.1〜30重量部、さらには1〜10重量部とする
ことが好ましい。前記酸発生剤が0.1重量部未満であ
ると、露光時に発生する酸の量が少なく、反応が十分に
起こらないおそれがある。一方、酸発生剤が30重量部
を越えると強度、平坦性などの膜特性が劣化する。
The amount of such an acid generator is preferably 0.1 to 30 parts by weight, more preferably 1 to 10 parts by weight, based on the silicon compound having a hydrogensilsesquioxane structure. If the amount of the acid generator is less than 0.1 part by weight, the amount of the acid generated upon exposure is small, and the reaction may not sufficiently occur. On the other hand, when the amount of the acid generator exceeds 30 parts by weight, film properties such as strength and flatness deteriorate.

【0096】上述した成分に加えて、本発明の珪素組成
物には、他の珪素化合物が配合されていてもよく、具体
的には以下に示すような化合物が挙げられる。
In addition to the above-described components, the silicon composition of the present invention may contain other silicon compounds, and specific examples include the following compounds.

【0097】[0097]

【化42】 Embedded image

【0098】なお、このような珪素化合物を配合する場
合には、その配合量は、基本の珪素化合物100重量部
に対して100重量部以下程度とすることが好ましい。
100重量部を越えると、アルカリ水溶液への溶解性が
低下するおそれがある。
When such a silicon compound is compounded, it is preferable that the compounding amount is about 100 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the basic silicon compound.
If it exceeds 100 parts by weight, the solubility in an alkaline aqueous solution may be reduced.

【0099】またさらに、一般の化学増幅型レジストに
使用されるように環境安定性を高めるために塩基や弱塩
基を添加してもよい。塩基性化合物の具体例としては、
例えば、ピリジン誘導体である、t−ブチルピリジン、
ベンジルピリジン、ピリジニウム塩など、また、芳香族
系アミンであるアニリン誘導体、例えば、N−メチルア
ニリン、N−エチルアニリン、N’,N−ジメチルアニ
リン、ジフェニルアミン、N−メチルジフェニルアミ
ン、インデンなどを酸発生剤の0.1〜50mol%、
さらには1〜15mol%添加するのが好ましい。0.
1mol%未満では塩基性物質を添加した効果を十分に
得られず、一方50mol%を超えるとレジスト本来の
感度低下が著しいためである。
Further, a base or a weak base may be added in order to enhance environmental stability as used for a general chemically amplified resist. Specific examples of the basic compound include:
For example, a pyridine derivative, t-butylpyridine,
Acid generation of benzylpyridine, pyridinium salts and the like, and aniline derivatives which are aromatic amines such as N-methylaniline, N-ethylaniline, N ′, N-dimethylaniline, diphenylamine, N-methyldiphenylamine, indene, etc. 0.1-50 mol% of the agent,
Further, it is preferable to add 1 to 15 mol%. 0.
If the amount is less than 1 mol%, the effect of adding the basic substance cannot be sufficiently obtained, while if it exceeds 50 mol%, the inherent sensitivity of the resist is significantly reduced.

【0100】本発明の珪素組成物は、上述したようなハ
イドロジェンシルセスキオキサン構造を有する珪素化合
物、酸発生剤、および必要に応じて溶解抑止剤を有機溶
剤に溶解することによって調製することができる。ここ
で用い得る有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシ
レン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、
メチルセロソルブ、メチルイソブチルケトン、乳酸エチ
ル、ジメチルシロキサンなどの芳香族炭化水素類、アル
カン類、シロキサン類、エーテル、ケトン、エステル系
溶剤などが挙げられる。これらは単独でまたは混合物の
形で用いることができる。
The silicon composition of the present invention is prepared by dissolving a silicon compound having a hydrogensilsesquioxane structure as described above, an acid generator and, if necessary, a dissolution inhibitor in an organic solvent. Can be. Examples of the organic solvent that can be used here include, for example, toluene, xylene, dimethylformamide, dimethylacetamide,
Examples include aromatic hydrocarbons such as methyl cellosolve, methyl isobutyl ketone, ethyl lactate, and dimethyl siloxane, alkanes, siloxanes, ethers, ketones, and ester solvents. These can be used alone or in the form of a mixture.

【0101】次に、本発明の珪素組成物を用いたパター
ン形成方法について説明する。
Next, a pattern forming method using the silicon composition of the present invention will be described.

【0102】まず、上述したように調製された珪素組成
物を所定の基板上に塗布し、ホットプレートによる加熱
などを施して50〜150℃、好ましくは50〜100
℃程度の温度で乾燥して有機溶媒をある程度蒸発させて
珪素組成物膜を形成する。珪素組成物を含む溶液の塗布
方法としては、スピンコート、ディップコート、スプレ
ーコートまたはフローコート法等を採用することができ
る。なおここで得られる珪素組成物膜の膜厚は、溶液濃
度やコート条件等によって適宜決定することができる
が、例えば5%溶液をスピンコートで2000rpm回
転で塗布した場合には、0.1〜0.2μm程度とする
ことができる。また、基板としては、例えばシリコンウ
ェハ;表面に各種の絶縁膜や電極、配線などが形成され
たシリコンウェハ;ブランクマスク;GaAs、AlG
aAsなどの III−V族化合物半導体ウェハ;クロムま
たは酸化クロム蒸着マスク;アルミ蒸着基板;IBPS
Gコート基板;PSGコート基板;SOGコート基板;
カーボン膜スパッタ基板などを使用することができる。
First, the silicon composition prepared as described above is applied on a predetermined substrate, and heated at 50 to 150 ° C., preferably 50 to 100 ° C. by a hot plate.
It is dried at a temperature of about ℃ to evaporate the organic solvent to some extent to form a silicon composition film. As a method for applying the solution containing the silicon composition, spin coating, dip coating, spray coating, flow coating, or the like can be employed. The thickness of the silicon composition film obtained here can be appropriately determined depending on the solution concentration, coating conditions, and the like. For example, when a 5% solution is applied by spin coating at 2,000 rpm, the thickness is 0.1 to 0.1%. It can be about 0.2 μm. Further, as the substrate, for example, a silicon wafer; a silicon wafer having various insulating films, electrodes, wirings, etc. formed on the surface; a blank mask; GaAs, AlG
III-V compound semiconductor wafers such as aAs; chromium or chromium oxide deposition mask; aluminum deposition substrate; IBPS
G-coated substrate; PSG-coated substrate; SOG-coated substrate;
A carbon film sputtered substrate or the like can be used.

【0103】次いで、所定のパターンを有するフォトマ
スクを介して化学放射線を照射するか、または珪素組成
物膜表面に化学放射線を直接走査させて、珪素組成物膜
にパターン露光を施す。ここでの化学放射線としては、
可視光、紫外線、X線、電子ビーム、およびイオンビー
ムなどを使用することができるが、本発明の組成物は、
特に紫外線に対して有効であり、高圧水銀ランプ、低圧
水銀ランプ、中圧水銀ランプ、キセノンランプ、Ar
F、KrF、Xe、Krなどのエキシマレーザ光を露光
源として使用することができる。
Next, the silicon composition film is exposed to actinic radiation through a photomask having a predetermined pattern, or is directly scanned with the actinic radiation on the surface of the silicon composition film, to thereby perform pattern exposure on the silicon composition film. As actinic radiation here,
Visible light, ultraviolet light, X-rays, electron beams, ion beams, and the like can be used.
Particularly effective for ultraviolet rays, high-pressure mercury lamp, low-pressure mercury lamp, medium-pressure mercury lamp, xenon lamp, Ar
Excimer laser light such as F, KrF, Xe, or Kr can be used as an exposure source.

【0104】露光後、場合によっては50℃以上150
℃以下の温度で10秒以上10分以内の露光後ベークを
行なって、酸による触媒反応を促進させてもよい。
After the exposure, if necessary, the temperature is 50 ° C. or more and 150
A post-exposure bake for 10 seconds or more and 10 minutes or less at a temperature of not more than ° C. may be used to promote the acid-catalyzed reaction.

【0105】ここで、珪素組成物膜の露光部において
は、酸発生剤から発生した酸の作用により溶解抑止基が
分解してアルカリ水溶液に対し可溶化しているので、続
いてアルカリ現像を行なうことで珪素組成物膜の露光部
が選択的に溶解除去され、ポジ型パターンが形成され
る。このとき、アルカリ水溶液としては、テトラメチル
アンモニウムヒドロキシド、コリン等の有機アルカリ水
溶液や水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の無機水溶
液を用いればよく、浸漬法、スプレー法等の方式を採用
することができる。
Here, in the exposed portion of the silicon composition film, the dissolution inhibiting group is decomposed by the action of the acid generated from the acid generator and is solubilized in the alkaline aqueous solution. Thus, the exposed portion of the silicon composition film is selectively dissolved and removed, and a positive pattern is formed. At this time, as the alkaline aqueous solution, an organic alkaline aqueous solution such as tetramethylammonium hydroxide or choline or an inorganic aqueous solution such as potassium hydroxide or sodium hydroxide may be used, and a method such as a dipping method or a spray method may be employed. it can.

【0106】得られたパターンは、水洗することにより
現像液成分を十分に取り除くことが望まれる。最後にパ
ターンを徐々に昇温し、200℃から1000℃で加熱
することによりパターン化されたSiO2 膜が得られ
る。
It is desired that the resulting pattern be sufficiently washed to remove the developing solution components. Finally, the temperature of the pattern is gradually raised, and the pattern is heated at 200 ° C. to 1000 ° C. to obtain a patterned SiO 2 film.

【0107】こうして得られたパターン化されたSiO
2 膜は、耐熱性、絶縁性等に優れており、半導体装置の
絶縁膜や保護膜等として、さらには基板をエッチングす
る際のエッチングマスクとして好適に利用することがで
きる。また、加熱前の珪素組成物膜パターンは、酸素を
用いたリアクティブイオンエッチングにより炭素膜にパ
ターンを転写するためのエッチングマスクとして使用す
ることも可能である。
The thus-obtained patterned SiO
The two films are excellent in heat resistance, insulating properties, and the like, and can be suitably used as an insulating film or a protective film of a semiconductor device, and further, as an etching mask when etching a substrate. Further, the silicon composition film pattern before heating can be used as an etching mask for transferring the pattern to the carbon film by reactive ion etching using oxygen.

【0108】しかも本発明の珪素組成物は、ハイドロジ
ェンシルセスキオキサン構造を有する珪素化合物を主成
分として、この化合物に溶解抑止作用を有する基を導入
したり、あるいは溶解抑止剤を配合するとともに、光酸
発生剤が含有されているので、アルカリ水溶液で現像
し、超微細なパターンを極めて高い解像度で形成するこ
とが可能である。
Furthermore, the silicon composition of the present invention contains a silicon compound having a hydrogensilsesquioxane structure as a main component, and a group having a dissolution inhibiting action is introduced into this compound, or a dissolution inhibitor is added to the compound. Since it contains a photoacid generator, it is possible to form an ultrafine pattern with extremely high resolution by developing with an aqueous alkali solution.

【0109】ここで、図面を参照して本発明の電子部品
の製造方法を説明する。
Here, a method for manufacturing an electronic component according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0110】図1は、本発明の電子部品の製造工程の一
例を示す断面図である。まず、図1(a)に示すよう
に、シリコン基板11上に本発明の珪素組成物を含む膜
12を形成し、所定のパターンを有するマスク13を介
して露光光14を照射する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one example of a manufacturing process of the electronic component of the present invention. First, as shown in FIG. 1A, a film 12 containing the silicon composition of the present invention is formed on a silicon substrate 11 and irradiated with exposure light 14 via a mask 13 having a predetermined pattern.

【0111】次いで、必要に応じて熱処理した後、アル
カリ水溶液で現像することにより珪素組成物膜の露光部
が選択的に溶解除去されて図1(b)に示すようなパタ
ーニングされた珪素組成物膜15が得られる。現像後に
は100〜500℃程度で1〜10分程度の加熱して熱
処理を施して、珪素酸化物膜パターンを形成する。
Next, after heat treatment as needed, the exposed portion of the silicon composition film is selectively dissolved and removed by developing with an alkaline aqueous solution, and the silicon composition film patterned as shown in FIG. A film 15 is obtained. After development, heat treatment is performed at about 100 to 500 ° C. for about 1 to 10 minutes to form a silicon oxide film pattern.

【0112】このようにして得られた珪素酸化物膜パタ
ーンをエッチングマスクとして用いて、基板をエッチン
グすることにより図1(c)に示すようにパターンを忠
実に転写することができる。このときのエッチング方法
としては、例えばウェットエッチング法やドライエッチ
ング法が採用されるが、3μm以下の微細なパターンを
形成する場合にはドライエッチング法が好ましい。ウェ
ットエッチング剤としては、シリコン酸化膜をエッチン
グ対象とする場合にはフッ酸水溶液、フッ化アンモニウ
ム水溶液等が、アルミニウムをエッチング対象とする場
合には、リン酸水溶液、酢酸水溶液、硝酸水溶液等が、
クロム系膜をエッチング対象とする場合には硝酸セリウ
ムアンモニウム水溶液等が夫々用いられる。ドライエッ
チング用ガスとしては、CF4 ,C2 6 ,CCl4
BCl3 ,Cl2 ,HClおよびH2 等を挙げることが
できる。必要に応じてこれらのガスは組み合わせて使用
される。エッチングの条件としては、膜厚、膜組成等に
基づいて反応槽内のウェットエッチング剤の濃度、ドラ
イエッチング用ガスの濃度、反応温度、反応時間等を決
定するが、特にその方法等に制限されない。
By etching the substrate using the silicon oxide film pattern thus obtained as an etching mask, the pattern can be faithfully transferred as shown in FIG. 1 (c). As an etching method at this time, for example, a wet etching method or a dry etching method is adopted, but when a fine pattern of 3 μm or less is formed, the dry etching method is preferable. Examples of the wet etching agent include a hydrofluoric acid aqueous solution and an ammonium fluoride aqueous solution when a silicon oxide film is to be etched, and a phosphoric acid aqueous solution, an acetic acid aqueous solution, and a nitric acid aqueous solution when aluminum is to be etched.
When a chromium-based film is to be etched, a cerium ammonium nitrate aqueous solution or the like is used. Examples of dry etching gas include CF 4 , C 2 F 6 , CCl 4 ,
Examples include BCl 3 , Cl 2 , HCl and H 2 . These gases are used in combination as needed. As the etching conditions, the concentration of the wet etching agent in the reaction tank, the concentration of the gas for dry etching, the reaction temperature, the reaction time, and the like are determined based on the film thickness, the film composition, and the like, but are not particularly limited to the method and the like. .

【0113】上述したようなエッチング後には、エッチ
ングマスクとして用いた珪素酸化物膜パターンは、強
度、耐熱性等に優れているので、そのまま絶縁膜等とし
て使用することができる。
After the etching as described above, the silicon oxide film pattern used as the etching mask has excellent strength, heat resistance and the like, and can be used as it is as an insulating film or the like.

【0114】本発明の珪素組成物は、二層レジストシス
テムに適用して電子部品を製造することも可能である。
図2に、この場合の電子部品の製造工程の一例を表わす
断面図を示す。
The silicon composition of the present invention can be applied to a two-layer resist system to produce electronic parts.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of the electronic component in this case.

【0115】まず、図2(a)に示すように、微細加工
する目的の基板21の上に炭素膜22および本発明の珪
素組成物を含む膜23を順次形成する。炭素膜は、無機
炭素、有機化合物および有機ポリマのいずれでもよく、
具体的には、ノボラック樹脂とナフトキノンジアジドと
を含有するレジスト膜をベークしたポリマ層、ポリイミ
ド層、および無機炭素層などが挙げられる。これらの炭
素膜は、スピンコート法、CVD法、およびスパッタ法
などの任意の成膜技術で容易に形成することができる。
また炭素膜の膜厚は、通常、0.1μmから2μmの範
囲で形成される。
First, as shown in FIG. 2A, a carbon film 22 and a film 23 containing the silicon composition of the present invention are sequentially formed on a substrate 21 to be finely processed. The carbon film may be any of inorganic carbon, organic compounds and organic polymers,
Specific examples include a polymer layer, a polyimide layer, and an inorganic carbon layer obtained by baking a resist film containing a novolak resin and naphthoquinonediazide. These carbon films can be easily formed by any film forming technique such as a spin coating method, a CVD method, and a sputtering method.
Further, the thickness of the carbon film is usually formed in the range of 0.1 μm to 2 μm.

【0116】炭素膜22の上に形成される本発明の珪素
組成物を含む膜の膜厚は、通常0.05μmから1μm
の範囲内である。この珪素組成物膜23に対して、所定
のパターンを有するマスク24を介して露光光25を照
射した後、必要に応じて熱処理し、アルカリ水溶液で現
像することにより珪素組成物膜の露光部が選択的に溶解
除去されて図2(b)に示すようなパターニングされた
珪素組成物膜26が得られる。なお、上述したように現
像後には必要に応じて100〜500℃程度で加熱して
熱処理を施してもよい。
The thickness of the film containing the silicon composition of the present invention formed on the carbon film 22 is usually 0.05 μm to 1 μm.
Is within the range. After irradiating the silicon composition film 23 with exposure light 25 through a mask 24 having a predetermined pattern, the silicon composition film 23 is subjected to a heat treatment if necessary, and developed with an alkaline aqueous solution, so that an exposed portion of the silicon composition film is exposed. It is selectively dissolved and removed to obtain a patterned silicon composition film 26 as shown in FIG. As described above, after the development, heat treatment may be performed by heating at about 100 to 500 ° C. as necessary.

【0117】上述した露光、現像、および熱処理の工程
は、酸素が存在する大気中あるいは窒素、アルゴンなど
の不活性ガス中のいずれの雰囲気で行なってもよい。
The above-described exposure, development, and heat treatment steps may be performed in any atmosphere in which oxygen is present or in an inert gas such as nitrogen or argon.

【0118】次に、形成された珪素組成物膜パターン2
6をエッチングマスクとして、露出する炭素膜を酸素ガ
スプラズマまたは適当な溶媒を用いてエッチングする。
このとき、より好ましいのは酸素ガスプラズマを用いた
酸素リアクティブイオンエッチング法(酸素RIE)で
あり、通常、10〜100Torr,50〜400w/
cm2 で1〜10分間処理する。ここで、本発明の珪素
組成物を用いて形成されたパターンは、酸素を含んだ異
方性反応イオンエッチングされることによって、表面に
二酸化珪素(SiO2 )またはそれに類似した膜が形成
され、露出した炭素層の2〜50倍の耐酸素RIE性を
有するようになる。このため、パターンから露出した炭
素層部分が酸素RIEにより選択的に除去され、図2
(c)に示すようにパターン化された炭素膜27が得ら
れる。
Next, the formed silicon composition film pattern 2
6 is used as an etching mask, the exposed carbon film is etched using oxygen gas plasma or an appropriate solvent.
At this time, oxygen reactive ion etching (oxygen RIE) using oxygen gas plasma is more preferable, and is usually 10 to 100 Torr and 50 to 400 w /.
Treat in cm 2 for 1-10 minutes. Here, the pattern formed using the silicon composition of the present invention is subjected to anisotropic reactive ion etching containing oxygen, so that silicon dioxide (SiO 2 ) or a film similar thereto is formed on the surface, It has oxygen RIE resistance 2 to 50 times that of the exposed carbon layer. For this reason, the carbon layer portion exposed from the pattern is selectively removed by oxygen RIE.
As shown in (c), a patterned carbon film 27 is obtained.

【0119】こうして得られた珪素酸化物膜パターン2
6および炭素膜パターン27をエッチングマスクとして
用いて、上述したような方法で基板21をエッチングす
ることによりパターンが忠実に転写されて、図2(d)
に示すような微細加工された基板28が得られる。
Silicon oxide film pattern 2 thus obtained
6 and the carbon film pattern 27 as an etching mask, the pattern is faithfully transferred by etching the substrate 21 by the method described above, and FIG.
A finely processed substrate 28 as shown in FIG.

【0120】エッチング後には、基板の上に残存する炭
素膜22および珪素酸化物膜パターン26を、例えば、
フッ酸、有機溶剤等の剥離剤、酸素ガスプラズマ等によ
って除去することにより図2(e)に示す微細加工され
た基板が得られる。
After the etching, the carbon film 22 and the silicon oxide film pattern 26 remaining on the substrate are
By removing with a release agent such as hydrofluoric acid or an organic solvent, oxygen gas plasma, or the like, a finely processed substrate shown in FIG. 2E is obtained.

【0121】なお以上の工程以外に、その目的に応じて
さらに工程を付加することも何等差支えない。例えば、
本発明の珪素組成物を含む膜と炭素膜または炭素膜と基
板との密着性を向上させる目的から、各液の塗布前に行
なう前処理工程等を挙げることができる。
In addition to the above steps, any additional steps may be added according to the purpose. For example,
For the purpose of improving the adhesion between the film containing the silicon composition of the present invention and the carbon film or between the carbon film and the substrate, a pretreatment step or the like performed before the application of each liquid can be mentioned.

【0122】[0122]

【発明の実施の形態】以下、実施例および比較例を示し
て、本発明をさらに詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

【0123】(実施例I)ハイドロジェンシルセスキオ
キサン構造を有する珪素化合物に対し、酸発生剤および
溶解抑止剤を配合して本発明の珪素組成物を調製した。
Example I An acid generator and a dissolution inhibitor were added to a silicon compound having a hydrogensilsesquioxane structure to prepare a silicon composition of the present invention.

【0124】珪素化合物としては、下記化学式(Si1
1)で表わされる繰り返し単位を有するポリハイドロジ
ェンシルセスキオキサンを用いた。なお、この化合物
は、以下のようにして合成したものである。
As the silicon compound, the following chemical formula (Si1
Polyhydrogensilsesquioxane having a repeating unit represented by 1) was used. This compound was synthesized as follows.

【0125】[0125]

【化43】 Embedded image

【0126】まず、特公昭47−31838号公報に記
載された方法により、水素シルセスキオキサン樹脂を調
製した。3.75モルの硫酸と2.25モルの発煙硫酸
との混合物に、混合物の液温45〜60℃で6モルのト
ルエンを1時間かけて滴下し、さらに30分間45℃で
加熱してトルエンスルホン酸1水和物を得た。そこへ、
30℃で1モルのトリクロロシランと6.6モルのトル
エンとの混合物を5時間かけて滴下し、さらに30分間
45℃で加熱した。放冷、分液後、下層のトルエンスル
ホン酸層を除去した後、上層中に含まれる酸を除くため
に、適量の硫酸/水(50/50重量比)で洗浄し、次
いで適量の硫酸/水(25/75重量比)、さらに純水
で洗浄した。次に、水を除去するために、共沸脱水を1
時間行なった。このようにして得られたトルエン溶液を
60℃で真空ポンプで減圧してトルエンを除去し、水素
シルセスキオキサン樹脂Aを調製した。この水素シルセ
スキオキサン樹脂Aは、数平均分子量(以下、Mnと略
記する)が1650であり、重量平均分子量/数平均分
子量(以下、Mw/Mnと略記する)が19.4であっ
た。
First, a hydrogen silsesquioxane resin was prepared by the method described in JP-B-47-31838. To a mixture of 3.75 mol of sulfuric acid and 2.25 mol of fuming sulfuric acid, 6 mol of toluene was added dropwise over 1 hour at a liquid temperature of 45 to 60 ° C., and further heated at 45 ° C. for 30 minutes. Sulfonic acid monohydrate was obtained. There,
At 30 ° C., a mixture of 1 mol of trichlorosilane and 6.6 mol of toluene was added dropwise over 5 hours, and the mixture was further heated at 45 ° C. for 30 minutes. After cooling and liquid separation, the lower toluene sulfonic acid layer was removed, and then washed with an appropriate amount of sulfuric acid / water (50/50 weight ratio) in order to remove the acid contained in the upper layer. Washing was performed with water (25/75 weight ratio) and pure water. Next, an azeotropic dehydration is performed to remove water.
Time went on. The toluene solution thus obtained was depressurized with a vacuum pump at 60 ° C. to remove toluene, thereby preparing hydrogen silsesquioxane resin A. This hydrogen silsesquioxane resin A had a number average molecular weight (hereinafter abbreviated as Mn) of 1650, and a weight average molecular weight / number average molecular weight (hereinafter abbreviated as Mw / Mn) of 19.4. .

【0127】続いて、十分乾燥させた高品位ガラス製1
リットルフラスコ中に20gの水素シルセスキオキサン
樹脂Aを収容し、十分に脱水したトルエン80gを加え
て十分に溶解させた。系全体を25℃に保ち、系内は溶
剤が系外に飛散しない程度に窒素でパージし、分別終了
までパージを続けた。溶液を激しく攪拌した状態で50
gの十分に脱水したアセトニトリルを1時間かけて滴下
した。12時間ほど静置した後、沈降物を除去した。次
いで、沈降物を除いた溶液に、新たに200gの十分に
脱水したアセトニトリルを4時間かけて滴下した。生成
した沈降物を採取し、残存する溶剤を常温で真空乾燥に
より除去して、水素シルセスキオキサン樹脂Bを調製し
た。この水素シルセスキオキサン樹脂BのMnは114
00、Mw/Mnは2.88であり、イオン性不純物お
よび金属不純物は各々1ppm以下であった。
Subsequently, a sufficiently dried high-grade glass 1
20 g of hydrogen silsesquioxane resin A was placed in a liter flask, and 80 g of sufficiently dehydrated toluene was added to dissolve sufficiently. The entire system was kept at 25 ° C., and the inside of the system was purged with nitrogen to such an extent that the solvent did not fly outside the system, and the purging was continued until the separation was completed. Keep the solution under vigorous stirring
g of fully dehydrated acetonitrile was added dropwise over 1 hour. After standing for about 12 hours, the sediment was removed. Next, 200 g of sufficiently dehydrated acetonitrile was added dropwise to the solution from which the precipitate had been removed over 4 hours. The resulting precipitate was collected, and the remaining solvent was removed by vacuum drying at room temperature to prepare hydrogen silsesquioxane resin B. Mn of this hydrogen silsesquioxane resin B is 114
00 and Mw / Mn were 2.88, and ionic impurities and metal impurities were each 1 ppm or less.

【0128】ここで用いた酸発生剤および溶解抑止剤
を、略号とともに以下に示す。
The acid generator and dissolution inhibitor used here are shown below with their abbreviations.

【0129】[0129]

【化44】 Embedded image

【0130】[0130]

【化45】 Embedded image

【0131】上述の各成分を下記表1に示す処方で配合
して、溶媒としてのメチルイソブチルケトンに溶解し、
実施例(I−1)〜(I−5)および比較例(I−1)
の組成物を調製した。
Each of the above components was blended according to the formulation shown in Table 1 below, and dissolved in methyl isobutyl ketone as a solvent.
Examples (I-1) to (I-5) and Comparative Example (I-1)
Was prepared.

【0132】[0132]

【表1】 [Table 1]

【0133】なお、表1中、括弧内の数値は配合量(重
量部)を示す。
In Table 1, numerical values in parentheses indicate the amounts (parts by weight).

【0134】各組成物をスピンコートにより基板上に塗
布し、露光・現像処理を施してパターンを形成し、得ら
れたパターンの解像度を調べた。その結果を、パターン
形成の諸条件とともに下記表2にまとめる。
Each composition was applied on a substrate by spin coating, exposed and developed to form a pattern, and the resolution of the obtained pattern was examined. The results are summarized in Table 2 below together with various conditions for pattern formation.

【0135】[0135]

【表2】 [Table 2]

【0136】表2中、TMAHは、テトラメチルアンモ
ニウムヒドロキシド水溶液を表わす。
In Table 2, TMAH represents an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide.

【0137】上述の表2に示されるように、ハイドロジ
ェンシルセスキオキサンのみ(比較例I−1)ではパタ
ーンを形成することができないのに対し、酸発生剤と溶
解抑止剤とを配合した本発明の組成物(実施例I−1〜
I−5)は、いずれも線幅0.35μm以下の微細パタ
ーンを形成することができた。特に、酸発生剤として化
合物(S2)、溶解抑止剤として化合物(Y2)を配合
した実施例(I−2)の組成物の場合には、50mJの
露光量でArFエキシマレーザ光を照射することにより
線幅0.2μmのパターンが形成されており、極めて高
い解像度でパターンを形成可能であることがわかる。
As shown in Table 2 above, a pattern could not be formed only with hydrogensilsesquioxane (Comparative Example I-1), but an acid generator and a dissolution inhibitor were blended. Compositions of the Invention (Examples I-1 to I-1)
In each of I-5), a fine pattern having a line width of 0.35 μm or less could be formed. In particular, in the case of the composition of Example (I-2) in which the compound (S2) is used as an acid generator and the compound (Y2) is used as a dissolution inhibitor, an ArF excimer laser beam is irradiated at an exposure amount of 50 mJ. Indicates that a pattern having a line width of 0.2 μm is formed, and it can be seen that the pattern can be formed with extremely high resolution.

【0138】次に、上述の実施例(I−1)〜(I−
5)の組成物を二層レジストに適用して、下層にパター
ンを転写した。具体的には、まず、基板上にポリイミド
を塗布し、200℃で30分間加熱することにより膜厚
1.0μmの炭素系膜を形成した。さらに、上述と同様
にして本発明の珪素組成物を含む膜を形成した後、同様
の条件でパターニングして珪素膜パターンを形成した。
Next, the embodiments (I-1) to (I-
The composition of 5) was applied to a two-layer resist, and the pattern was transferred to the lower layer. Specifically, first, polyimide was applied on a substrate, and heated at 200 ° C. for 30 minutes to form a carbon-based film having a thickness of 1.0 μm. Furthermore, after forming a film containing the silicon composition of the present invention in the same manner as described above, patterning was performed under the same conditions to form a silicon film pattern.

【0139】得られた珪素膜パターンをエッチングマス
クとして用いて、1000WRFplasuma discharge を
2.2Torrの酸素下で炭素系膜のエッチングを行な
った。炭素系膜に転写されたパターンのサイズを、珪素
膜パターンのサイズとともに下記表3にまとめる。
Using the obtained silicon film pattern as an etching mask, the carbon-based film was etched at 1000 W RF plasuma discharge under 2.2 Torr of oxygen. Table 3 below summarizes the size of the pattern transferred to the carbon-based film together with the size of the silicon film pattern.

【0140】[0140]

【表3】 [Table 3]

【0141】表3に示すように、本発明の組成物を用い
ると、珪素層のパターンを再現性よく炭素膜に転写する
ことができた。
As shown in Table 3, when the composition of the present invention was used, the pattern of the silicon layer could be transferred onto the carbon film with good reproducibility.

【0142】さらに、上述の実施例(I−1)〜(I−
5)の組成物をそれぞれスピンコート法を用いて基板に
塗布し、膜厚2μmの珪素組成物膜を形成した。これを
100℃で10分、200℃で30分、300℃で30
分、500℃で3時間加熱硬化し、得られた膜の絶縁抵
抗値を測定した。その結果、いずれの膜も絶縁抵抗値は
1015Ω・cmであり、優れた絶縁性を有していること
が確認された。
Further, the above-mentioned embodiments (I-1) to (I-
Each of the compositions 5) was applied to a substrate by spin coating to form a 2 μm-thick silicon composition film. This is carried out at 100 ° C. for 10 minutes, at 200 ° C. for 30 minutes, and at 300 ° C. for 30 minutes.
And cured at 500 ° C. for 3 hours, and the insulation resistance value of the obtained film was measured. As a result, each of the films had an insulation resistance value of 10 15 Ω · cm, and it was confirmed that the films had excellent insulation properties.

【0143】(実施例II)まず、以下のようにして、酸
で分解し酸を発生し得る基が導入され、ハイドロジェン
シルセスキオキサン構造を有する珪素化合物を合成し
た。
(Example II) First, a silicon compound having a hydrogensilsesquioxane structure was synthesized by introducing a group capable of decomposing with an acid to generate an acid as follows.

【0144】ハイドロジェンジルセスキオキサン10g
を、100mlのジブチルエーテルに溶解し、これに下
記化学式で表わされる化合物4gと白金触媒0.1gと
を加えた。
Hydrogenzyl sesquioxane 10 g
Was dissolved in 100 ml of dibutyl ether, and 4 g of a compound represented by the following chemical formula and 0.1 g of a platinum catalyst were added thereto.

【0145】[0145]

【化46】 Embedded image

【0146】この混合溶液を50℃で3時間反応させる
ことにより、下記化学式(Si1)で表わされる珪素化
合物を得た。得られた化合物の重量平均分子量は100
0であった。
This mixed solution was reacted at 50 ° C. for 3 hours to obtain a silicon compound represented by the following chemical formula (Si1). The weight average molecular weight of the obtained compound is 100
It was 0.

【0147】[0147]

【化47】 Embedded image

【0148】また、トリエトキシシランと下記化学式で
表わされる化合物とをアルカリ触媒によって加水分解さ
せることにより、下記化学式(Si2)で表わされる珪
素化合物を得た。得られた化合物の重量平均分子量は1
500であった。
Further, a silicon compound represented by the following chemical formula (Si2) was obtained by hydrolyzing triethoxysilane and a compound represented by the following chemical formula with an alkali catalyst. The weight average molecular weight of the obtained compound is 1
500.

【0149】[0149]

【化48】 Embedded image

【0150】[0150]

【化49】 Embedded image

【0151】このようにして得られた珪素化合物(Si
1,Si2)に対し、酸発生剤および溶解抑止剤を下記
表4に示す処方で配合して溶媒としてのメチルイソブチ
ルケトンに溶解し、実施例(II−1)〜(II−5)およ
び比較例(II−1)の組成物を調製した。なお、ここで
用いた酸発生剤(S1〜S5)および溶解抑止剤(Y
5)は、前述の(実施例I)で用いたものと同様の化合
物である。
The silicon compound thus obtained (Si
1, Si2), an acid generator and a dissolution inhibitor were blended according to the formulation shown in Table 4 below and dissolved in methyl isobutyl ketone as a solvent. Examples (II-1) to (II-5) and Comparative Examples The composition of Example (II-1) was prepared. The acid generators (S1 to S5) and the dissolution inhibitor (Y
5) is the same compound as used in the above (Example I).

【0152】[0152]

【表4】 [Table 4]

【0153】なお、表4中、括弧内の数値は配合量(重
量部)を示す。
In Table 4, the values in parentheses indicate the amounts (parts by weight).

【0154】各組成物をスピンコートにより基板上に塗
布し、露光・現像処理を施してパターンを形成し、得ら
れたパターンの解像度を調べた。その結果を、パターン
形成の諸条件とともに下記表5にまとめる。
Each composition was applied on a substrate by spin coating, exposed and developed to form a pattern, and the resolution of the obtained pattern was examined. The results are summarized in Table 5 below together with various conditions for pattern formation.

【0155】[0155]

【表5】 [Table 5]

【0156】表5中、TMAHは、テトラメチルアンモ
ニウムヒドロキシド水溶液を表わす。
In Table 5, TMAH represents an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide.

【0157】上述の表5に示されるように、ハイドロジ
ェンシルセスキオキサンのみ(比較例II−1)ではパタ
ーンを形成することができないのに対し、酸発生剤と必
要に応じて溶解抑止剤とを配合した本発明の組成物(実
施例II−1〜II−5)は、いずれも線幅0.35μm以
下の微細パターンを形成することができた。特に、酸発
生剤として化合物(S2)、溶解抑止剤として化合物
(Y2)を配合した実施例(II−2)の組成物の場合に
は、50mJの露光量でArFエキシマレーザ光を照射
することにより線幅0.2μmのパターンが形成されて
おり、高い解像度でパターンを形成可能であることがわ
かる。
As shown in Table 5 above, a pattern could not be formed only with hydrogensilsesquioxane (Comparative Example II-1), whereas an acid generator and, if necessary, a dissolution inhibitor were used. All of the compositions of the present invention (Examples II-1 to II-5) were able to form a fine pattern having a line width of 0.35 μm or less. In particular, in the case of the composition of Example (II-2) in which the compound (S2) is used as an acid generator and the compound (Y2) is used as a dissolution inhibitor, an ArF excimer laser beam is irradiated at an exposure amount of 50 mJ. As a result, a pattern having a line width of 0.2 μm was formed, indicating that the pattern could be formed with high resolution.

【0158】次に、上述の実施例(II−1)〜(II−
5)の組成物を二層レジストに適用して、下層にパター
ンを転写した。具体的には、まず、基板上に東京応化製
OFBR800を塗布し、250℃で10分間ベークす
ることによって、膜厚1.0μmの炭素系膜を形成し
た。さらに、上述と同様にして本発明の珪素組成物を含
む膜を形成した後、同様の条件でパターニングして珪素
膜パターンを形成した。
Next, the above Examples (II-1) to (II-
The composition of 5) was applied to a two-layer resist, and the pattern was transferred to the lower layer. Specifically, first, OFBR800 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. was applied on the substrate and baked at 250 ° C. for 10 minutes to form a carbon-based film having a thickness of 1.0 μm. Furthermore, after forming a film containing the silicon composition of the present invention in the same manner as described above, patterning was performed under the same conditions to form a silicon film pattern.

【0159】得られた珪素膜パターンをエッチングマス
クとして用いて、1000WRFplasuma discharge を
2.2Torrの酸素下で炭素系膜のエッチングを行な
った。炭素系膜に転写されたパターンのサイズを、珪素
膜パターンのサイズとともに下記表6にまとめる。
Using the obtained silicon film pattern as an etching mask, the carbon-based film was etched at 1000 W RF plasuma discharge under 2.2 Torr of oxygen. Table 6 below summarizes the size of the pattern transferred to the carbon-based film together with the size of the silicon film pattern.

【0160】[0160]

【表6】 [Table 6]

【0161】表6に示すように、本発明の組成物を用い
ると、珪素層のパターンを再現性よく炭素層に転写する
ことができた。
As shown in Table 6, when the composition of the present invention was used, the pattern of the silicon layer could be transferred onto the carbon layer with good reproducibility.

【0162】さらに、上述の実施例(II−1)〜(II−
5)の組成物をそれぞれスピンコート法を用いて基板に
塗布し、膜厚2μmの珪素組成物膜を形成した。これを
100℃で10分、200℃で30分、300℃で30
分、500℃で3時間加熱硬化し、得られた膜の絶縁抵
抗値を測定した。その結果、いずれの膜も絶縁抵抗値は
1015Ω・cmであり、優れた絶縁性を有していること
が確認された。
Further, in the above-mentioned Examples (II-1) to (II-
Each of the compositions 5) was applied to a substrate by spin coating to form a 2 μm-thick silicon composition film. This is carried out at 100 ° C. for 10 minutes, at 200 ° C. for 30 minutes, and at 300 ° C. for 30 minutes.
And cured at 500 ° C. for 3 hours, and the insulation resistance value of the obtained film was measured. As a result, each of the films had an insulation resistance value of 10 15 Ω · cm, and it was confirmed that the films had excellent insulation properties.

【0163】(実施例 III)まず、前述の化合物(Si
1)の場合と同様にして、下記化学式で表わされる珪素
化合物を合成した。得られた化合物の重量平均分子量は
1500であった。
Example III First, the compound (Si
In the same manner as in 1), a silicon compound represented by the following chemical formula was synthesized. The weight average molecular weight of the obtained compound was 1500.

【0164】[0164]

【化50】 Embedded image

【0165】この珪素化合物99重量部と、酸発生剤と
しての下記化学式で表わされる化合物1重量部とを、ブ
チルエチルケトン900重量部に溶解して本発明の珪素
組成物を含む溶液を得た。
99 parts by weight of this silicon compound and 1 part by weight of a compound represented by the following chemical formula as an acid generator were dissolved in 900 parts by weight of butyl ethyl ketone to obtain a solution containing the silicon composition of the present invention. .

【0166】[0166]

【化51】 Embedded image

【0167】この溶液をシリコンウエハ上にスピンコー
トにより塗布し、100℃で1分間ベークして膜厚0.
1μmの珪素組成物膜を形成した。次に、所定のパター
ンを有するマスクを介して、10mJ/cm2 の露光量
でArFエキシマレーザー光を珪素組成物膜に照射して
露光を施した後、100℃で2分間ベークした。その
後、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド水溶液で、室温、1分間現像することにより、線幅
0.15μmの珪素酸化膜パターンを得ることができ
た。
This solution was applied on a silicon wafer by spin coating and baked at 100 ° C. for 1 minute to form a film having a thickness of 0.1 μm.
A 1 μm silicon composition film was formed. Next, the silicon composition film was exposed to ArF excimer laser light at an exposure of 10 mJ / cm 2 through a mask having a predetermined pattern, and then baked at 100 ° C. for 2 minutes. Thereafter, development was carried out with a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at room temperature for 1 minute to obtain a silicon oxide film pattern having a line width of 0.15 μm.

【0168】得られた珪素酸化物膜パターンを250℃
で5分間ベークした後、35SCCM、25mTor
r、20Vのバイアスを印加してシリコンウエハをエッ
チングしたところ、0.15μmのパターンがシリコン
ウエハに転写された。
The obtained silicon oxide film pattern was heated at 250 ° C.
After baking for 5 minutes at 35 SCCM, 25 mTorr
When a silicon wafer was etched by applying a bias of r and 20 V, a pattern of 0.15 μm was transferred to the silicon wafer.

【0169】[0169]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
g が高く耐熱性を有する微細なSiO2 膜パターン
を、アルカリ現像によって精度よく形成可能であって、
しかもdeepUV領域での透明性に優れた珪素組成物
が提供される。かかる珪素組成物を用いて形成されたパ
ターンは、基板等の下地層に微細加工を施す際のエッチ
ングマスクとしてのみならず、絶縁膜や保護膜等として
も応用することができ、その工業的価値は大なるものが
ある。
As described in detail above, according to the present invention,
A fine SiO 2 film pattern having a high T g and heat resistance can be formed accurately by alkali development,
Moreover, a silicon composition having excellent transparency in the deep UV region is provided. A pattern formed using such a silicon composition can be applied not only as an etching mask when performing microfabrication on an underlayer such as a substrate, but also as an insulating film or a protective film, and its industrial value There is a great thing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る電子部品の製造工程の一例を示す
断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a manufacturing process of an electronic component according to the present invention.

【図2】本発明に係る電子部品の製造工程の他の例を示
す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing another example of the manufacturing process of the electronic component according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21…シリコン基板 12,23…珪素組成物膜 13,24…マスク 14,25…露光光 15,26…パターニングされた珪素組成物膜 16,28…微細加工された基板 22…炭素膜 27…パターニングされた炭素膜 11, 21 ... silicon substrate 12, 23 ... silicon composition film 13, 24 ... mask 14, 25 ... exposure light 15, 26 ... patterned silicon composition film 16, 28 ... finely processed substrate 22 ... carbon film 27 … Patterned carbon film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 義彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 佐藤 康彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshihiko Nakano 1 Toshiba R & D Center, Komukai-shi, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Yasuhiko Sato Toshiba Komukai, Sachi-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture No. 1 town Toshiba R & D Center

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハイドロジェンシルセスキオキサン構造
を有する珪素化合物と、酸により分解し酸を生成し得る
化合物と、光の照射により酸を発生する化合物とを含有
することを特徴とする珪素組成物。
1. A silicon composition comprising: a silicon compound having a hydrogensilsesquioxane structure; a compound capable of decomposing with an acid to generate an acid; and a compound generating an acid by irradiation with light. Stuff.
【請求項2】 下記一般式(1)で表わされるハイドロ
ジェンシルセスキオキサン構造を有する珪素化合物と、
光の照射により酸を発生する化合物とを含有することを
特徴とする珪素組成物。 【化1】 (上記一般式(1)中、R1 は酸によって分解し酸を生
成し得る基を表わし、mおよびnは自然数である。)
2. A silicon compound having a hydrogen silsesquioxane structure represented by the following general formula (1):
A compound comprising a compound that generates an acid upon irradiation with light. Embedded image (In the general formula (1), R 1 represents a group which can be decomposed by an acid to generate an acid, and m and n are natural numbers.)
【請求項3】 前記請求項1または2に記載の珪素組成
物を含む膜を基板上に成膜する工程と、 前記珪素組成物膜の所定の領域に光を照射して露光を施
す工程と、 前記露光後の珪素組成物膜の露光部を、アルカリ水溶液
で溶解除去して現像する工程とを具備するパターン形成
方法。
3. A step of forming a film containing the silicon composition according to claim 1 on a substrate, and a step of irradiating a predetermined region of the silicon composition film with light to perform exposure. And dissolving and removing exposed portions of the exposed silicon composition film with an aqueous alkali solution to develop the exposed portions.
【請求項4】 基板上に炭素系化合物を含む膜を成膜す
る工程と、 前記炭素系化合物膜上に前記請求項1または2に記載の
珪素組成物を含む膜を成膜する工程と、 前記珪素組成物膜の所定の領域に光を照射して露光を施
す工程と、 前記露光後の珪素組成物膜の露光部をアルカリ水溶液で
溶解除去して現像し、パターン化された珪素組成物膜を
形成する工程と、 前記パターン化された珪素組成物膜をエッチングマスク
として、炭素系化合物膜にパターンを転写する工程とを
具備するパターン形成方法。
4. A step of forming a film containing a carbon-based compound on a substrate, a step of forming a film containing the silicon composition according to claim 1 on the carbon-based compound film, A step of irradiating a predetermined region of the silicon composition film with light to perform exposure, and a step of dissolving and removing an exposed portion of the silicon composition film after the exposure with an alkaline aqueous solution to develop the patterned silicon composition. A pattern forming method, comprising: forming a film; and transferring a pattern to a carbon-based compound film using the patterned silicon composition film as an etching mask.
【請求項5】 前記請求項1または2に記載の珪素組成
物を含む膜を基板上に形成する工程と、 前記珪素組成物膜の所定の領域に光を照射して露光を施
す工程と、 前記露光後の珪素組成物膜の露光部をアルカリ水溶液で
溶解除去して現像し、パターン化された珪素組成物膜を
形成する工程と、 珪素組成物膜パターンを加熱処理して珪素酸化物膜パタ
ーンを得る工程と、 得られた珪素酸化物膜パターンをエッチングマスクとし
て用いて、基板にパターンを転写する工程とを具備する
電子部品の製造方法。
5. A step of forming a film containing the silicon composition according to claim 1 or 2 on a substrate, a step of irradiating a predetermined region of the silicon composition film with light and exposing the same, A step of dissolving and removing the exposed portion of the silicon composition film after the exposure with an alkaline aqueous solution and developing the silicon composition film to form a patterned silicon composition film; and heat treating the silicon composition film pattern to form a silicon oxide film. A method for manufacturing an electronic component, comprising: a step of obtaining a pattern; and a step of transferring a pattern to a substrate using the obtained silicon oxide film pattern as an etching mask.
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